Was ist ein LED-Treiber?
Leuchtdioden (LEDs) sind elektronische Geräte, die elektrische Energie in Lichtenergie umwandeln. Das emittierte Licht hat je nach Herstellungsmaterial spezifische Wellenlängen. Eine Modifikation ist erforderlich, um weißes Licht zu erzeugen. LED-Treiber steuern viele Faktoren, die die Leistung der LED beeinflussen und bei weißen LEDs von entscheidender Bedeutung sind.
Ein LED-Treiber entspricht dem Vorschaltgerät bei Leuchtstofflampen. Der Treiber wandelt bei Bedarf Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) um. Es verwaltet die eingehende Spannung und den eingehenden Strom entsprechend den Spannungs- und Strompegelanforderungen der LED. Elektronisch ist der Treiber eine kleine integrierte Schaltung (IC).
LEDs wurden ursprünglich als Signalanzeigen verwendet; Eine typische Anwendung ist die Einschaltanzeige eines Fernsehers. Damit LEDs mit Glühlampen als allgemeine Beleuchtungsquelle mithalten können, müssen sie in der Lage sein, ein qualitativ hochwertiges, gleichmäßiges weißes Licht zu erzeugen und dimmbar zu sein. Die Wahl des LED-Treibers ist für Weißlichtanwendungen von entscheidender Bedeutung.
Die Anforderungen, die bei der Spezifikation eines LED-Treibers berücksichtigt werden müssen, hängen von der geplanten Verwendung der LED ab. LEDs werden mit Strom betrieben und weisen einen starken Abfall der Beleuchtung bei einem geringen Abfall des Stroms auf. Ein Konstantstromtreiber beseitigt Schwankungen des Eingangsstroms, indem die Spannung an einem Strommesswiderstand geregelt wird. Der Wert der Referenzspannung und des Widerstands bestimmt den LED-Strom. LEDs, die denselben Treiber verwenden, sollten in Reihe geschaltet werden, um einen konstanten Strom aufrechtzuerhalten.
Konstantstromgeräte benötigen einen Überspannungsschutz. Der Stromausgang ist ebenfalls konstant, und wenn der Widerstand von der LED abwärts steigt, kann der konstante Strom dazu führen, dass die Spannung über die Nennspannung für die LED oder andere diskrete Komponenten ansteigt. Der Überspannungsschutz erfolgt durch Zenerdioden, die als Rückwärtssicherung betrachtet werden können, parallel zur LED. Wenn der Überspannungszustand vorliegt, beginnt die Zenerdiode, Elektrizität zu leiten. Eine Alternative zum Zenerdiodenansatz besteht darin, die Ausgangsspannung zu überwachen und die Stromversorgung abzuschalten, wenn ein Überspannungsauslösepunkt erreicht wird.
Die effiziente Umwandlung von Energie in Licht ist bei der Verwendung von LEDs wichtig, da dies das Unterscheidungsmerkmal von LEDs als praktikable Lichtquelle darstellt. Die Eingangsleistung für die LED-Helligkeit ist das Maß für die Effizienz von LED-Treibern. Es besteht eine umgekehrte Beziehung zwischen der Referenzspannung der Stromversorgung und der LED-Helligkeit. Die vom LED-Treiber verwaltete Eingangsleistung mit kleineren Referenzspannungen führt zu geringerem Stromverbrauch und weniger Wärmeentwicklung.
Das Dimmen des LED-Lichts kann vom LED-Treiber durch Verringern des Eingangsstroms verwaltet werden. Dies verursacht eine Verschiebung des Ausgangsfarbspektrums und erfordert ein analoges Steuersignal, das dem Entwurf eine weitere notwendige Schaltung hinzufügt. Die Pulsweitenmodulation (PWM) schaltet den Strom bei sehr hohen Frequenzen ein und aus. PWM wird in Dimmern für Glühlampen verwendet, bei denen der Strom während jedes Zyklus aus demselben Teil der Wechselstrom-Energiewelle entnommen wird. In der DC-Umgebung der Hochfrequenz-LED müssen die PWM-Schaltkreise bei noch höheren Frequenzen arbeiten.